电极的微结构是影响全固态电池电化学性能的基础因素。然而，然而，实现快速离子/电子传输途径的电极设计的关键原则还没有得到很好的阐明。近日，浙江大学凌敏、梁成都、和Liguang Wang等通过不同的电极设计，从与能量密度相关的电极组成和富镍层状氧化物的粒度分布方面，研究了电极微观结构与电化学行为之间的关系。

文章要点

1）研究人员借助两种颗粒尺寸不同的高镍层状氧化物正极材料LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂（NCM）和具备快速离子传导能力的Li_9.54Si_1.74P_1.44S_11.7Cl_0.3 (LSPSC)来研究了复合正极的粒度分布和组成对电化学性能的关键影响。复合正极材料通过将NCM与LSPSC按照不同组成比例压片而成。

2）优化后的电化学性能表明正极活性材料的颗粒大小和电极组分比之间近似正相关。电化学阻抗谱（EIS）技术揭示了电极微观结构演变引起的界面阻抗变化。研究人员在具备优化组分和粒径的复合正极材料中对复合电极横截面进行分析发现高度互联的正极活性材料和固态电解质颗粒之间存在着有效离子和电子的渗流网络。直流极化研究表明在离子电导率和电子电导率之间取一个平衡值能够实现复合正极最佳的倍率性能。

参考文献

Wei Jiang et al, Revealing the Design Principles of Ni-Rich Cathodes for All-Solid-State Batteries, Advanced Energy Materials, 2022

DOI: 10.1002/aenm.202103473

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202103473?af=R